氨基酸的作用范文第1篇
1材料和方法
1.1藥物與試劑
靈芝益甘粉由福州東星生物技術有限公司提供, 組份為:靈芝52%、丹參19%、大黃2.3%、牛黃酸6.7%、精氨酸20%, 為棕褐色粉劑, 易溶于水, 實驗前用生理鹽水溶解;氨基半乳糖:INALCO SPA MILANO ITALY 公司;寬胸解毒顆粒:購自北京中醫科學院西苑醫院, 京藥制字:Z20063019;門冬氨酸氨基轉移酶試劑盒 (AST) 、丙氨酸氨基轉移酶試劑盒 (ALT) 由北京北化康泰臨床試劑有限公司提供;谷胱甘肽過氧化物酶 (GSH-PX) 測試盒、丙二醛 (MDA) 測定試劑盒由南京建成生物工程研究所第一分所提供。
1.2實驗動物
昆明種小鼠, 雄性, 體重25±3g, 批準號為SKXK-京-2006-0008, 北京大學醫學部實驗動物中心提供。
1.3分組與給藥
實驗分組及給藥方法。動物按體重隨機分組, 每組12只。靈芝益甘粉低、中、高劑量組分別每日灌胃靈芝益甘粉0.125g/kg、0.25g/kg、0.5g/kg。正常組、模型組均以等體積生理鹽水灌胃, 陽性藥對照組每日灌胃寬胸解毒顆粒1g/kg。給藥4周后按下述方法制備肝損傷模型。
1.4制備肝損傷模型方法
除正常組以外各組均一次性腹腔注射, D-氨基半乳糖 (D-GalN) (650mg/kg) 造模, 24h后, 處死動物, 取材。
1.5觀察指標及檢測方法
1.5.1 血清ALT活性測定
剖殺前一天斷飼, 第2天摘眼球取血, 3 500rPm離心5min, 取血清, 以改良賴氏法檢測[10], 血清中的ALT能與丙氨酸和α-酮戊二酸反應生成丙酮酸及谷氨酸, 丙酮酸與2, 4-二硝基苯肼生成2, 4-二硝基苯腙在堿性液中顯棕紅色, 在505 nm處有最大吸收值。先用丙酮酸標準液作標準曲線, 然后測定樣品的吸光度, 查閱標準曲線, 并且乘以血清稀釋倍數, 計算ALT的活力。
1.5.2 血清AST活性測定
血清中的AST能與天冬氨酸和α-酮戊二酸反應生成草酰乙酸和谷氨酸, 草酰乙酸與2, 4-二硝基苯肼生成2, 4-二硝基苯腙在堿性液中顯棕紅色, 在505nm處有最大吸收值。同上法計算AST的活力。
1.5.3 肝組織勻漿丙二醛 (MDA) 、谷胱甘肽過氧化物酶 (GSH-PX) 測定
取肝臟約0.5g, 用冰冷的生理鹽水漂洗, 除去血液, 濾紙拭干, 稱重, 在冰浴的平皿上剪碎, 用生理鹽水配10%肝組織, 用勻漿器勻漿, 低溫離心, 化學比色法和硫代巴比妥酸法[11]測定肝勻漿中GSH-PX和MDA活性。
1.5.4 肝組織HE染色
肝左葉同一部位組織, 4%甲醛固定, 按常規方法制備切片, 在光鏡下進行病理學檢查。
1.6統計學方法
計量資料均以undefined表示, 所有數值變量均采用SPSS 10.0 單因素方差分析 (one-way AVONA) 。
2結果
2.1靈芝益甘粉對急性D-氨基半乳糖 (D-GalN) 肝損傷小鼠肝、脾、胸腺體重比的影響
至動物給藥結束時, 靈芝益甘粉各組肝/體重比均低于模型組, 其中低劑量組和高劑量組與模型組比較有顯著性差異 (P<0.05) ;靈芝益甘粉各組脾/體重比以及胸腺/體重比與模型組比較無統計學差異 (表1) 。
注:n=12, 與模型組比較:*P<0.05。
2.2靈芝益甘粉對急性D-GalN肝損傷小鼠血清ALT、AST的影響
實驗結果可見, 模型組的血清ALT、AST活性顯著高于對照組, 靈芝益甘粉各組的血清ALT、AST活性較模型組均有明顯降低。提示靈芝益甘粉對急性肝D-GalN損傷小鼠肝臟均有一定的保護作用, 使血清中ALT、AST活性趨于正常 (表2) 。
注:n=12, 與模型組比較:*P<0.05, **P<0.01;模型與空白組比較#P<0.05。
2.3靈芝益甘粉對急性D-GalN肝損傷小鼠肝GSH-PX、MDA的影響
模型組肝組織GSH-PX顯著低于對照組, 而靈芝益甘粉組肝組織GSH-PX則比模型組活性顯著升高;模型組肝組織MDA顯著高于對照組, 而靈芝益甘粉組肝組織MDA比模型組顯著下降, 說明靈芝益甘粉對小鼠急性肝損傷時出現的活性氧自由基釋放有抑制作用 (表3) 。
注:n=12, 與模型組比較: **P<0.01;模型與空白組比較:#P<0.05。
2.4靈芝益甘粉對D-GalN肝損傷小鼠肝組織病理學影響
小鼠肝臟病理組織學檢查結果顯示, 正常組肝小葉結構正常, 無腫脹和明顯水腫, 無脂肪變性, 肝小葉內及匯管區無炎細胞浸潤, 無纖維結締組織增生;模型組小鼠可見肝小葉結構紊亂不清, 肝細胞明顯腫脹, 體積增大, 水腫變性及氣球樣變性, 小區出現肝細胞片狀壞死伴多量炎細胞浸潤, 匯管區大量炎細胞浸潤及明顯纖維結締組織增生, 說明模型建立成功;靈芝益甘粉低劑量組顯示不同程度的肝細胞變性及炎性細胞浸潤, 大、中劑量組和寬胸解毒顆粒治療組肝細胞變性、壞死程度顯著減輕, 炎性細胞浸潤減少, 肝組織病變明顯改善 (圖1—6) 。
3討論
肝炎包括病毒性肝炎和非病毒性肝炎兩大類。非病毒性肝炎主要是由乙醇、化學毒物或藥物引起的中毒性肝炎。病毒性肝炎的治療包括抗病毒、調節免疫和保肝。盡管目前已有一些抗病毒藥如干擾素、干擾素誘導劑、拉米夫定等, 但這些藥物療效不夠理想, 且不良反應較多。由于病毒性肝炎患者同時存在免疫功能障礙和肝損傷, 故保肝和免疫治療仍是重要的治療環節。在化學毒物或藥物引起的肝損傷, 保肝治療更是非常重要的手段。
D-GalN肝損傷動物模型, 接近人肝炎發生的病理過程, 是篩選和研究保肝藥物較為理想的模型之一。肝細胞內許多物質代謝過程與磷酸尿嘧啶核苷密切相關, 磷酸尿嘧啶核苷如果發生耗竭, 可以引起肝細胞損傷甚至壞死。D-GalN是一種肝細胞磷酸尿嘧啶核苷干擾劑, 通過競爭生成二磷酸尿苷半乳糖使磷酸尿苷耗竭, 導致物質代謝障礙, 引起肝細胞變性、壞死[12]。D-GalN作為急性肝損傷工具藥, 僅需給藥1次, 較CCl4方便, 目前已被廣泛用于小鼠和大鼠肝損傷模型制備, 因此, 我們本實驗采用D-Gal作為致毒物可制成小鼠特異性肝損傷模型。
靈芝[赤芝Ganoderma lucidum (Leyss. exFr.) Karst ]是擔子菌綱多孔菌科靈芝屬真菌的子實體, 曾有報道[13], 靈芝乙醇提取物對四氯化碳 (CCl4) 誘發的小鼠肝損傷有明顯保護作用, 可降低肝損傷小鼠血清ALT, 肝臟甘油三酯 (TG) , 并改善中毒小鼠肝臟的解毒功能, 王明宇等[14]證明靈芝中提取的三萜類化合物均能明顯降低CCl4、D-Gal及BCG+LPS引起的小鼠肝損傷模型的血清ALT和肝臟TG含量, 并不同程度減輕動物肝損傷的程度。靈芝三萜類化合物除對CCl4和D-氨基半乳糖引起的肝損傷有明顯的保護作用外, 還對卡介苗 (BCG) +脂多糖 (LPS) 引起的免疫性肝損傷有明顯保護作用[15]。另外, 靈芝肽 (GLP) 對D-Gal誘導的小鼠肝損傷有很好的保護作用[16]。中藥丹參具有活血通絡、祛疲止痛、涼血消癰、清心除煩之功效?，F代藥理研究證明, 丹參對小鼠四氯化碳、D-GalN肝損傷有明顯的保護作用[17]。大黃具有瀉下攻積、清熱瀉火、止血解毒、活血祛瘀、利膽退黃之功效。生大黃對四氯化碳或酒精中毒性肝炎的動物具有減輕肝臟炎癥或壞死的作用[18], 實驗證明, 靈芝輔以丹參、大黃和氨基酸, 對化學性肝損傷具有保護作用[9]。
氨基酸的作用范文第2篇
關鍵詞：骨保護素,牙齒萌出,破骨細胞,RANKL
牙齒萌出是牙胚、牙槽骨以及諸多細胞及其分子相互作用的、復雜且被嚴密調控的生理現象。在牙齒萌出過程中, 需要分化成熟的破骨細胞 (osteoclast, OC) 作用于向的牙槽骨, 促使骨吸收以形成牙齒的骨性萌出通道。近年來的研究已證實, 腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor, TNF) 超家族成員核因子κB受體活化劑配體 (receptor activator of the nuclear factor- Kappa B ligand, RANKL) 具有調節OC增殖、分化、融合、激活和凋亡的作用, 是OC生成的最終效應因子。而骨保護素 (osteoprotegerin, OPG) 是OC一個重要的負調節因子, OPG與RANKL的結合可阻斷OC發生的RANK /RANKL信號通路, 抑制OC對骨骼的吸收作用[1]。本實驗采用免疫組織化學的方法觀察OPG對犬下頜第三前磨牙方組織相應細胞中 RANKL表達的影響, 探討其在犬牙齒萌出過程中的作用機制。
1 材料和方法
1.1 動物分組和用藥
同窩生7 d本地犬6 只, 體重0.6～0.65 kg, 食母乳, 母犬自由攝取水和飼料, 清潔喂養。6 只動物隨機分為骨保護組和對照組。于實驗第 1、2、3 天對照組皮內注射生理鹽水; OPG組皮內注射OPG (批號bs- 0431p, 博奧森, 北京) , 每日1.5 mg/kg。所有動物于用藥開始滿5 d后灌注并斷頸處死。
1.2 組織標本制作
實驗犬以速眠新Ⅱ注射液按0.2 ml/kg肌注麻醉, 頸總動脈插管, 40 g/L多聚甲醛磷酸緩沖液灌注, 組織內固定, 分離上、下頜骨, 40 g/L多聚甲醛磷酸緩沖液外固定24 h (4 ℃) , 上、下頜骨于甲酸鈉脫鈣液中4 ℃脫鈣, 2 周后分切成小塊, 再脫鈣2 周。脫鈣后, 分切, 修整, 碳酸鋰溶液中和, 流水沖洗12 h, 脫水, 石蠟包埋, 制作5 μm石蠟切片。
1.3 染色
1.3.1 HE染色
切片脫蠟至水, 常規HE染色, 100 倍顯微鏡下觀察牙齒萌出前期牙胚方組織結構。
1.3.2 酶組化染色和免疫組化染色
切片脫蠟至水, 按試劑盒 (TRAP染色試劑盒, 中國醫學科學院血液病研究所) 說明分別對標本進行酶組化染色以及免疫組化染色 (RANKL山羊抗人多克隆抗體, Santa Cruz公司, 美國) 并設陰性對照組, 蘇木精輕度復染, 梯度乙醇脫水, 二甲苯透明, 中性樹膠封片, 顯微鏡下觀察。
1.4 結果判定與統計學處理
可見多核的破骨細胞TRAP染色陽性, 酶活性部位呈酒紅色, 分布于細胞胞質內, 細胞核呈藍色, 高倍視野下 (×20) 單盲法隨機選取牙胚方牙槽骨區域內的 5 個視野對OC進行細胞計數, 計算平均值。
應用 MeSa Cybemetics公司的 Image- ProPlus- 5.1圖像分析軟件, 觀察犬下頜第三前磨牙骨內萌出階段方組織內的OC、牙囊細胞和成釉細胞, 2 組分別選取經免疫組化染色的切片各10 張, 對每張切片RANKL陽性著色的OC (胞膜及胞質呈棕黃色, 細胞核呈藍色) 、牙囊細胞和成釉細胞分別隨機選取 5 個視野進行平均吸光度值 (average optical density, A) 測定, 計算平均值。運用 SPSS 13. 0統計分析軟件分別對實驗組和對照組牙胚方組織中OC的均值、吸光度值進行t檢驗。
2 結果
2.1 HE染色結果
乳牙牙胚已形成部分牙本質和牙釉質;成釉細胞、成牙本質細胞高柱狀, 胞核橢圓形, 遠離基底膜, 整齊排列, 極性倒置明顯 (圖1) 。對照組牙胚鄰近的牙槽骨有多數吸收陷窩, 可見OC沿牙槽骨排列成一排;實驗組用藥 (OPG) 后OC數量明顯減少。
2.2 OC數量
高倍鏡下2 組均可見 TRAP陽性細胞存在, 多數周圍有骨陷窩, 但數量不一。對照組的OC數量較多, 約為 (7.6±1.613) 個; 實驗組用藥 (OPG) 后, OC受到抑制, 數量減少 (3.6±1.218) 個, 經 t檢驗, 2 組間差異有顯著性 (P<0.05) (圖 2、3) 。
2.3 RANKL免疫組化染色結果
對照組牙胚冠部牙本質、釉質已經形成和礦化, 成釉細胞呈高柱狀, 染色陽性, 成牙本質細胞, 牙囊細胞和接近牙胚的牙槽骨陷窩OC內均可見 RANKL免疫組化染色強陽性的細胞, 呈深棕色, 有較致密的片狀沉淀或胞質棕色沉淀, 分布均勻 (圖 4) ; 而加藥組牙胚方組織中RANKL免疫組化染色呈弱陽性 (圖 5) 。牙胚方組織細胞 RANKL吸光度值檢測結果見表 1。
3 討論
本實驗選擇出生15 d犬為實驗動物, 因犬有2 副牙齒, 乳牙在一定階段進行替換, 與人類牙齒的發育較接近, 具有研究價值。
牙齒的萌出過程中牙齒形成細胞、牙囊、周圍牙槽組織以及各種細胞因子都起到調節作用。在這個過程中, 某一環節的改變可引起牙齒萌出異常, 甚至不萌。有研究發現犬前磨牙萌出開始前, 大量的單核細胞移向牙囊的冠方, 而牙囊冠方1/3區域牙槽骨中有大量的OC浸潤, 單核細胞具有OC的部分特征, 在一定的條件下可向OC分化?？梢妴魏思毎?、OC與牙齒萌出有密切關系, 即在牙齒萌出前期需要分化成熟的OC作用于牙槽骨形成骨性萌出通道。有研究者在實驗中發現: 小鼠下頜第一磨牙約在出生后第 15天萌出, 并在萌出前 5～10 d時整個牙胚周圍的頜骨內都有大量的OC, 而在萌出前3 d后, 牙胚周圍各部位的OC量均逐漸減少[2]。而犬萌出的第一個磨牙是第三前磨牙, 于出生后21～28 d萌出。因此本實驗選用出生 15 d的犬下頜第三前磨牙作為觀察對象, 推測此時犬牙胚方的OC量較多, 便于實驗觀察。
RANKL在牙齒的萌出中起很重要的作用。目前已經認識到OC的發育、分化與成骨細胞關系密切, RANKL位于成骨/基質細胞胞膜上, 在各種刺激骨吸收的因子作用下, 誘導成骨/基質細胞膜上表達RANKL, 使之與前體細胞上的受體RANK (是RANKL發揮促OC分化作用的唯一靶信號受體) 結合, 將信號傳入破骨細胞前體細胞, 引起級聯擴增反應, 使其分化為具有骨吸收活力的成熟OC。有實驗證實 RANKL基因敲除的小鼠無牙齒萌出[3]。我們在實驗中也發現: RANKL的陽性信號出現在牙囊周圍和接近牙胚的牙槽骨陷窩中的OC、牙胚的成釉細胞、成牙本質細胞中, 與白玉娣等[4]的研究相符合, 提示在牙齒萌出過程中, 其方組織可以表達 RANKL刺激OC增殖、分化, 從而促進牙齒的萌出。
骨保護素 (OPG) 是近年來骨代謝研究領域新發現的一種可溶性腫瘤壞死因子受體, 具有抑制OC形成、分化和增加骨密度等功能, 是抑制骨吸收的關鍵因子, 在OC的發生、分化發育過程中起核心作用, 其他的骨吸收因子可能部分或全部通過調節OPG生成這一途徑而發揮作用[5]。Wise 等[6]在實驗中發現:對出生后第3 天的大鼠直接注射OPG或是注射蛋白激酶C的活化劑 PMA (phor bolmyristate acetate) 間接增加 OPG都能延遲牙齒的萌出, 說明OPG參與調控牙齒的萌出過程。本研究發現出生15 d的犬下頜第三前磨牙牙胚方牙槽骨OC數量多, 而用藥后, OPG組平均OC數較對照組有明顯減少, 免疫組化顯示 RANKL的表達強度明顯較對照組減弱。分析原因 ①外源性的OPG作為誘導假受體與RANKL結合, 競爭性抑制RANKL與RANK之間的信號傳遞, 從而抑制OC生成、分化、增殖, 減少其數量, 進一步說明了OPG可能通過OPG- RANKL- RANK環路抑制OC分化與成熟。 ②最近研究表明OPG可與OC表面表達的一種OPG結合蛋白——F- 肌動蛋白結合, 直接抑制成熟破骨細胞的骨吸收活性, 此時OC功能減弱, 表達RANKL的功能也減弱。而這種F- 肌動蛋白環組成了OC的框架結構, 這種環狀結構出現在OC骨吸收亮區相應的周邊區域, 可以啟動骨吸收。
牙齒萌出過程中, 其中除了需要在牙齒萌出前期成熟OC作用于牙槽骨形成骨性萌出通道外, 還需要在牙齒萌出的中、晚期逐步抑制OC的作用以保證牙齒順利萌出的同時能穩固的保留于牙槽骨中, 使牙齒萌出過程成為動態平衡過程。 而內源性因子OPG可負調節OC的增殖、分化和成熟, 不至于出現牙槽骨過度吸收、牙齒松動甚至脫落的現象。這為通過骨保護素的檢測研究牙齒的萌出異常提供一種新的思路, 同時也為口腔臨床上各種原因引起的牙根內外吸收、牙周病的治療提供一定的參考。
參考文獻
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氨基酸的作用范文第3篇
傳統測定氨基酸均采用6 mol·L-1鹽酸在110℃下水解24 h的方法,但該法操作復雜且需專用設備,因此科研工作者研究了電磁水解法、超聲波法和微波消解法等多種替代方法[4,5,6,7]。本實驗研究了用不同溶劑提取茶葉中氨基酸的效果,并比較了電磁水解法和超聲波法處理提取氨基酸的效果,試圖找到提取硒代氨基酸的最佳方法。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
恩施玉露茶,取自恩施州清江茶葉有限公司。
1.2 主要儀器設備
Waters 2695分離單元,帶2996二極管矩陣檢測器和2475熒光檢測器,C18色譜柱;電磁爐;超聲波清洗器。
1.3 檢驗方法
AccQ.Tag 法[8]。
1.4 氨基酸的提取方法
1.4.1 不同溶劑提取氨基酸
稱取6份試樣(精確至 0.001 g)于小燒杯中,每份0.1 g,分別加入沸水、0.1 mol·L-1鹽酸、甲醇、無水乙醇、85%乙醇、60%乙醇10 mL,置于超聲波清洗器中超聲提取60 min,取下,用氫氧化鈉溶液調節pH值7~8,用 0.45 μm水相濾膜過濾,測定。
1.4.2 電磁水解法
稱取3份試樣(精確至 0.001 g)于小燒杯中,每份0.1 g,均加入6 mol·L-1鹽酸溶液10 mL,置于電磁爐上專用鍋中,調節電磁爐的功率,使鍋中水保持沸騰,分別水解30、60、90 min,取下,用氫氧化鈉溶液調節pH值7~8,用 0.45 μm水相濾膜過濾,待測。
1.4.3 超聲波提取法
稱取3份試樣(精確至 0.001 g)于小燒杯中,每份0.1 g,均加入6 mol·L-1鹽酸溶液10 mL,置于超聲波清洗器中分別超聲提取30、60、90 min,取下,用氫氧化鈉溶液調節pH值7~8,用 0.45 μm水相濾膜過濾,待測。
2 結果與分析
2.1 不同溶劑提取氨基酸的效果
從表1的結果可以看出:用不同的溶劑提取氨基酸,浸出氨基酸總量的溶劑順序為:60%乙醇>100%甲醇>沸水>85%乙醇> 0.1 mol·L-1鹽酸>無水乙醇,無水乙醇提取的氨基酸很少,大多數氨基酸未被檢測出來;由沸水一次性浸出的氨基酸低于用60%乙醇浸提的1/2,含硫氨基酸的浸出量較少。采用60%的乙醇提取了多種氨基酸,含硫氨基酸(Cys和Met)的含量也較高,因此測定氨基酸時最好選擇60%乙醇作浸提液。
2.2 不同處理方法對氨基酸提取的影響
由于傳統測定氨基酸均采用6 mol·L-1鹽酸在110℃下水解24 h的方法,該實驗選用了6 mol·L-1鹽酸作水解液。從表2中可以看出:采用電磁水解法,氨基酸的總量隨水解時間的延長而有所增加,含硫氨基酸中Cys在水解30 min~60 min增加,但到90 min時已全部降解;Met在30 min時最高,但隨著水解時間延長降解很快。超聲波提取法中很多氨基酸溶解甚微,未被檢測出來,總量也遠低于電磁水解法。
2.3 其它氨基酸
從圖1可以看出,茶葉中還有多種其它氨基酸,但因沒有標樣無法定性,其中位于Pro和Cys之間的一個高峰可能是茶葉的主要成分茶氨酸,該峰在所有處理方法中均為最高。經與17AA、3AA標樣和空白比對,Se-Met在Lys與未標識的峰之間,在該色譜圖中無峰。Arg與Thr和Ala與Pro之間的兩個峰為雜質峰,在空白對照中也存在。在有機溶劑提取中,色氨酸未被破壞(圖1中Phe后的峰),但因無標準品,未被定量。
3 結論
選擇60%乙醇作浸提液超聲處理60 min浸提茶葉中的氨基酸,不僅總量高,而且含硫氨基酸含量較高,降解少。圖譜中還出現了除18種氨基酸以外的多種其它氨基酸, 硒代甲硫氨酸(Se-Met)在該圖譜中沒有出現是正?，F象,因為其含量極微,如果在該實驗中出現是不正常的。該實驗為硒代氨基酸的提取方法的研究奠定了基礎。
參考文獻
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氨基酸的作用范文第4篇
蛋白質是一切生命的物質基礎,蛋白質由多種氨基酸合成,人體、動物和植物有共同的20多種基本氨基酸。研究表明植物同樣需要氨基酸營養,氨基酸可為植物提供有機氮源[4,5,6,7]。土壤有機氮占表土總氮的90%以上,是土壤氮素中已知的數量最多的一類化合物,使植物吸收氨基酸構成復雜的生命形態成為可能,也使氨基酸成為有機營養中研究較多的一類有機物。目前,由于無菌培養技術和同位素示蹤技術等研究方法的不斷改進,植物的氨基酸營養研究報道日漸增多。認識和了解植物吸收氨基酸特性,明確使用氨基酸增強植物營養的可能性和可行性,對植物氨基酸營養的發展具有重要理論意義和現實意義。
1 植物可吸收氨基酸分子
最早的研究是Brown(1906)用大麥作材料,證明天門冬酰胺、天門冬氨酸和谷氨酸處理后的干重相當于硝酸鉀。近年來應用無菌培養和分子標記技術,植物可直接吸收氨基酸得到了明確的證實。張夫道等[3]用14C標記的甘氨酸(14C-甘氨酸)在完全無菌條件下培養水稻幼苗,發現飼喂5 min后14C-甘氨酸即開始進入水稻體內,48 h后趨于平衡,達到吸收高峰。許玉蘭等[5]在無菌培養條件下用15N 標記甘氨酸和亮氨酸培養稻苗,在15 d的實驗期內,已有70%以上的15N由溶液中轉移到植物體內;由于15N是均勻標記的,由此證明有相同百分數的氨基酸分子進入實驗植物體內。這些研究表明,植物可以吸收完整的氨基酸分子。
從植物氨基酸轉化酶的角度也可證實植物可吸收氨基酸分子。谷草轉氨酶(GOT)是植物體中普遍存在的氨基酸轉化酶,是高等植物氮同化的關鍵酶,在植物氮代謝中起著重要作用[8]。張夫道等[3]在完全無菌的條件下用14C-甘氨酸培養液培養稻苗,證明完全無菌條件下水稻根的表面不存在GOT,水稻根不能分解氨基酸,14C-甘氨酸是以分子狀態進入稻株體內。
植物不僅可直接吸收氨基酸,外源的氨基酸還可提高植株體內氨基酸的含量。張夫道等[3]研究發現,生長于不同氮源中的水稻植株的氨基酸種類基本一致,而含量卻不同,外源的氨基酸在植株體內可轉化為其他氨基酸,不同氨基酸積累的多少與其在轉氨作用中發揮的作用不同而不同。
2 影響氨基酸吸收的因素
2.1 氨基酸含量對吸收的影響
氨基酸態氮和無機氮是氮素存在的兩種形態,當二者共存時,植物對氨基酸態氮的吸收率與環境中氨基酸態氮的供應量有關。莫良玉[7] 使用不同比例混合的甘氨酸態氮和銨態氮培養小麥、大白菜及綠豆等作物,研究有機氮對植株總氮的貢獻,結果表明,作物對某一種氮源的吸收量與其在混合氮源中的含量成正相關。吳良歡等[6]用 15N標記銨態氮,在無菌水培實驗條件下研究氨基酸態氮和銨態氮對水稻的營養效應和氮營養貢獻率,結果表明等氮量(10 mg·L-1)無菌水培51 d后,甘氨酸氮對水稻干物重和吸氮量的促進作用大于銨態氮,甘氨酸與銨態氮配施條件下,甘氨酸氮對吸氮總量營養貢獻率可達55.66%。羅安程等[9]采用無菌溶液培養水稻,研究無機氮對不同氨基酸吸收特性的影響,結果表明甘氨酸、谷氨酸和精氨酸濃度達到0.1 mmol·L-1時,水稻對其吸收達到最大;添加NH4+和 NO3-后,水稻根系表面吸收氨基酸的親和力受到較大的影響,這說明水稻對不同氨基酸的吸收存在差異,且無機氮可以從電荷分布和pH值等方面影響植物對氨基酸的吸收。
當供給植物不同濃度的氨基酸時,植物對氨基酸的吸收有其最適值,超過一定的濃度則不利于其生長。王華靜等[10]研究發現,在無菌培養條件下,隨著營養液中谷氨酰胺態氮濃度的增加,小白菜地上部分鮮重和干重以及根鮮重和根干重都是先升高后降低,過高濃度的有機氮(10 mmol·L-1)會抑制植株的生長。Arshad等[11]發現當土施蛋氨酸濃度為10-6 g·kg-1土時,闊莢合歡總生物量達到最大值,高濃度的蛋氨酸(10-4到10-1 g.kg-1土)則有負面的影響。
不同植物對氨基酸濃度的適應值也不同。張政[12]研究甘氨酸濃度對黃瓜的營養效應,結果表明甘氨酸濃度低于3 mmol·L-1(包括3 mmol·L-1)適宜黃瓜生長,高于這一濃度時黃瓜株高、葉片數和鮮重增長減緩,說明黃瓜對較高濃度氨基酸有不適應性,甘氨酸的促進作用減弱,負面影響加強。葛體達[13]在無菌水培條件下用甘氨酸培養番茄,實驗結果表明,隨著營養液中甘氨酸濃度的增加,兩個品種的番茄植株干物質重和吸氮量都顯著增加,甘氨酸濃度達到6 mmol·L-1時生長亦沒有受到抑制。以上研究結果表明,不同植物對氨基酸營養的耐受力不同,不同植物適宜的濃度范圍也不同。
2.2 氨基酸種類對吸收的影響
植物對氨基酸的吸收因氨基酸種類不同而異。研究表明,植物對氨基酸的吸收能力與氨基酸分子量呈負相關。甘氨酸是土壤中含量較高的游離氨基酸,也是分子量最小、結構最簡單的氨基酸,是植物有機營養氨基酸態氮研究的理想氮源[6,13]。還有研究表明植物對氨基酸的吸收能力與氨基酸的分子結構有關,張夫道等[3]以水稻為試材研究8種氨基酸對水稻幼苗的營養作用,結果發現,水稻對氨基酸的吸收能力大小依次為谷酰胺、丙氨酸和組氨酸>硫銨>谷氨酸、精氨酸、天門冬氨酸>蛋氨酸和苯丙氨酸;蛋氨酸含有甲硫基,苯丙氨酸含有苯環結構,這兩種氨基酸被植物吸收后不易轉變為代謝中間產物(如有機酸等物質),易導致植物體內的代謝阻滯,從而抑制植物生長。
張政[12]以黃瓜為試材研究了5種不同極性的氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、賴氨酸和谷氨酸)對黃瓜的營養效應,結果表明黃瓜對酸性氨基酸谷氨酸、堿性氨基酸賴氨酸和中性氨基酸甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸均可吸收,但對不同種類氨基酸的利用效果差別很大,依次為丙氨酸、甘氨酸>谷氨酸>賴氨酸和亮氨酸,賴氨酸和亮氨酸對黃瓜的營養效應最差,雖然賴氨酸處理的黃瓜植株全氮含量顯著高于對照,但鮮重和干物重卻低于對照,表明黃瓜雖然可以吸收亮氨酸和賴氨酸,但是不能加以利用,認為植物對氨基酸的利用與氨基酸的酸堿性沒有直接關系。
許玉蘭等[14]研究了混合狀態下氨基酸的吸收效果實驗,肥效好的某些氨基酸組成的氨基酸群體,其肥效作用仍然高,而肥效作用不好的某些氨基酸組成的氨基酸群體,其肥效作用仍然偏低,認為混合氨基酸成分仍然存在優選問題。
2.3 植物種類對吸收的影響
有些植物利用氨基酸的效率可以與礦質氮源(NH4+、NO3-)相當或更高。自然界植物賴以生存的土壤中存在多種有機氮和礦質氮養分,不同植物適應環境從而形成了某些特殊的氨基酸吸收特性。Chapin等[15]首先發現無菌根的北極莎草(白毛羊胡子草)是一種嗜氨基酸植物,從野外獲得的無菌根北極莎草的根吸收氨基酸的量至少占該植物在野外吸收總氮量的60%;其原因是北極地帶土壤有機質礦化慢,氮礦化速率極低,低無機氮含量無法滿足植物需要,使有機氮成為植物吸收利用的主要氮源。
許多研究者以不同植物為實驗材料,對植物可吸收利用的氮源種類進行研究。葛體達等[16]對兩個品種的番茄申粉918和滬櫻932注射不同形態的15N標記的氮素,48 h后兩種番茄的地上部分和根系中均能檢測到15N,其含量由高到低依次為硝態氮>銨態氮 >甘氨酸態氮>對照(無氮),表明番茄是喜硝作物。莫良玉[7]研究表明,當甘氨態氮和銨態氮以等比例混合時,小麥和綠豆偏愛吸收銨態氮,而白菜對兩種氮的吸收量相當。王華靜[8]采用水培實驗研究了硝態氮和兩種氮基酸(谷氨酸和谷氨酰胺)態氮的不同比例對小白菜生長的影響,結果表明小白菜地上部鮮重、地上部干重、根鮮重和根干重都隨硝態氮與氨基酸態氮比例的下降而下降,說明當供給白菜足夠的無機氮時,白菜傾向于吸收無機氮。
即使同一作物,不同品種對氨基酸的吸收利用能力也是不同的。葛體達[13] 通過研究不同番茄品種對甘氨酸態氮的吸收利用,發現申粉918和滬櫻932從土壤中吸收的氮,分別有12.5%和21%是以完整的甘氨酸分子直接吸收的,吸收差異與兩品種基因有關,滬櫻932親緣關系離野生種較近,申粉918經雜交育成,離野生種的親緣關系較遠。因此,植物對氨基酸的吸收能力,由環境因素和植物基因共同決定。
3 展望
植物從土壤中吸收各種營養,構成復雜的生命。植物可以吸收氨基酸,不僅極大地豐富了植物營養學理論,更重要的引起人們對植物有機營養的高度關注和深入研究,對植物營養學發展起到積極的推動作用。植物吸收氨基酸是涉及土壤學、植物生理學和微生物學等方面的復雜過程,雖然氨基酸吸收研究取得了較快發展,但由于認識的有限性、測試手段和方法的局限性,氨基酸的有機營養問題還有許多問題需要解決:第一,無菌條件下氨基酸吸收試驗為植物吸收氨基酸提供了可靠的證據,但氨基酸營養研究的最終目的是為了應用于生產,室內培養與復雜的田間實際存在很大差別,土壤質地[17]、土壤中的酶和微生物[18]、根際酶和微生物[19]都會影響氨基酸吸收轉化。研究表明土壤中的微生物也可吸收利用氨基酸,植物與土壤微生物之間存在氨基酸營養競爭關系[18]。還有研究表明,加入活性碳源(葡萄糖)可明顯提高土壤微生物活性,調控土壤微生物將無機態氮轉化為氨基酸態氮的速率和容量,減少了土壤無機氮的積累[20]。因而田間情況下氨基酸在土壤中的轉化及植物對氨基酸的吸收利用更為復雜,只有深入研究這些問題,氨基酸營養才能得到較快發展和廣泛應用。第二,植物吸收利用氨基酸研究多為單一或幾種混合的氨基酸,目前生產所用氨基酸肥料多為水解和微生物發酵產品,含有多種氨基酸,同樣還有糖、微生物和其他有機物,施入土壤中其轉化更為復雜。因而研究特定工藝生產的氨基酸肥料的吸收轉化,將會把氨基酸營養的發展推向新高度。
總之,植物有機營養是新型研究領域,涉及土壤轉化和植物吸收利用的復雜過程。隨著科學的發展,研究水平的不斷改進,研究領域理論的不斷深入,人們對植物有機營養的認識將達到新的水平,有機營養也將在農業可持續發展和生態農業和中必將發揮重要的不可替代的作用。
摘要：氨基酸在提高植物產量、改善產品品質、增強植株抗逆性、保護生態環境等方面發揮著越來越重要的作用,在農業生產中越來越受到重視。本文簡述了氨基酸含量、氨基酸種類和植物種類對植物吸收氨基酸的影響,并對氨基酸營養研究進行展望,以期提高人們對植物氨基酸營養的認識,促進氨基酸在農業中的應用和發展。
氨基酸的作用范文第5篇
1 氧在氨基酸好氧發酵中發揮的作用
我們知道, 需要氧氣的菌類和兼性厭氧的菌類是氨基酸發酵過程中最為常見的兩種菌種, 發酵過程離不開溶氧的參與。氨基酸的發酵首先是生產菌種的充分生長, 然后才是菌類代謝物的聚集。無論哪一個環節, 都要以溶氧的輔助為前提, 溶氧的濃度一定要適宜, 否則適得其反。以谷氨酸為例, 在菌種的發育成長階段, 如果溶氧濃度過高, 高氧會阻礙氨基酸發酵菌種的生長, 使之難以消耗糖原, 加速菌類的老化, 進而使菌種無法將糖轉化為所需的養分;相反, 如果溶氧的濃度過低, 氨基酸的合成速度將會受到影響, 會產生很多代謝廢物, 不利于其成長?？偟膩碚f, 不適宜的濃度會嚴重阻礙培養菌的健康生長, 甚至還會使整個氨基酸的質量受到破壞。在菌種代謝物的產生過程中, 溶氧的濃度也很重要。在菌類產酸的合成期, 需要大量的溶氧, 溶氧量要充足, 這樣才能夠配合菌類充分發酵產酸;如果溶氧量剛剛好, 氨基酸生產可以達到最大量;如果溶氧量不足, 不僅代謝物的產生會受到阻礙, 還有可能產生其他的副產物, 給氨基酸的培養生產帶來麻煩。
那么, 如何有效地控制溶氧量呢?下面以L-色氨酸為對象, 以大腸桿菌為菌種進行溶氧量控制實驗。
2 溶氧量控制實驗
2.1 實驗基本材料和實驗方法
培養基:蛋白陳、牛肉膏、酵母膏、氯化鈉、瓊脂、硫化鈉溶液、硫化鎂溶液、玉米漿等。
實驗條件:無菌工作室。
實驗設備:搖瓶4只、鼓風器、烘干機、干燥劑、精細儀表盤、高速離心機、滅菌儀器、發酵儀器、恒溫箱等。
2.2 培植方法
實驗前, 將大腸桿菌接種在活化菌斜面, 放于恒溫箱中, 恒溫保存, 24 h后取出。將活化斜面上一塊正常的大腸桿菌菌群取下放入搖瓶中, 將搖瓶密封, 再用不透光的衛生布將搖瓶層層包裹, 完全密封;將包裹好的搖瓶放于恒溫的搖床之中, 調至常溫, 轉速為200 r/min, 培養1 d。將所有的細菌種子放到發酵箱中, 溫度保持在28℃左右, 酸堿度為中性, 通風量保持在200 L/h。用種子液浸泡15 min。
2.3 分析方法
用無菌水洗滌大腸桿菌菌種, 之后要在高溫下烘干。測定方法采用比色法, 溶氧量測定采用動態測定法。
2.4 實驗結果和實驗分析
2.4.1 供氧速率對L-色氨酸發酵的影響
供氧速率會影響L-色氨酸發酵過程中的供氧量。實驗顯示, 攪拌速度越快, 通氣量越大, 供氧效率越高, 供氧量就越大, 溶氧量也就越大。當通氣量為200 L/h時, 溶氧量最合理, L-色氨酸的培養數量最多;當攪拌速度為300 r/h左右時, 菌體的生長最為健康, 產酸量最大。
2.4.2 DO值對L-色氨酸發酵的影響
實驗可得, 當DO值分別為10%, 20%, 30%, 40%時, L-色氨酸的質量濃度分別為8 g/L、10 g/L、9 g/L、6 g/L, 菌體的質量濃度分別為11 g/L、13 g/L、15 g/L、14 g/L。從實驗結果可以看出, 當DO值為20%時, L-色氨酸的產量達到最大, 但是對菌體卻沒有明顯的影響。由此可見, 相對穩定的DO值對大腸桿菌和L-色氨酸的培養更為有益。
2.4.3 應用正交設計進行分階段供養研究
我們將氨基酸的發酵過程分解為3個時間階段, 分別為0~24 h、24~48 h、48~72 h。保持3個時間段中其他因素不變, 分別得出4次實驗的成果, 其正交水平分別為0~24 h:10 302 040, 24~48 h:40 301 020, 48~72 h:20 403 010.其中, 在24~48 h的時間段, 正交水平最高, DO值可達到20%, 大腸桿菌質量最為穩定, 產酸效果最好, L-色氨酸質量最好。
3 結束語
通過以L-色氨酸為對象, 以大腸桿菌為菌種的溶氧量控制實驗我們可以得出以下結論:①供氧速率對溶氧量起著重要的作用, 二者是正比例關系。②通風量和攪拌速度是供氧速率的兩個決定因素。當通風量達到200 L/h, 攪拌速度在300 r/h左右時, 大腸桿菌菌體和L-色氨酸質量最好。③DO值對發酵結果有極大的影響, 對L-色氨酸的影響較大, 對大腸桿菌菌群的影響不是很明顯。當DO值達到20%時, L-色氨酸產酸量達到最大值。正交設計分階段供養證明, 發酵時間不同, 溶氧對氨基酸發酵的影響也不同。當發酵時間為24~48 h時, 不論是大腸桿菌, 還是L-色氨酸, 其質量都是最穩定的。
參考文獻
[1]王健, 陳寧.色氨酸生產菌的選育及其發酵條件的研究[J].氨基酸和生物資源, 2013 (5) :43-44.
[2]盧志洪, 劉志成, 鄭穗平.不同溶氧條件下谷氨酸棒桿菌發酵過程代謝物及關鍵酶酶活分析[J].中國釀造, 2010 (2) :21.
氨基酸的作用范文第6篇
1 奶牛生產中理想氨基酸模式
日糧氨基酸的平衡是指日糧中各種必需氨基酸在數量和比例上同動物特定需要量相符合, 即供給與需要之間的平衡, 是最佳生產水平的需要量相平衡。如果日糧中一種或幾種氨基酸的數量過多或過少, 都會出現氨基酸平衡失調, 影響其他氨基酸營養功能的發揮, 降低飼料蛋白質利用率, 嚴重時會引起氨基酸中毒。理想氨基酸模式是指飼糧中各種氨基酸的最佳平衡, 通常包括以下幾個方面:與動物維持和生長需要成精確比例的氨基酸模式;能使氮沉積達到理想氮沉積;對其中任何氨基酸進行調換都不能提高其營養價值;每種氨基酸的限制作用都相同。在測定氨基酸方面, 通常用“小腸可消化AA模型”, 甄玉國 (2002) 認為在AA (氨基酸) 不平衡條件下, 增加蛋白質水平實際上是對AA不平衡的一種補償, 但這種補償是有限的, 過度的補償對蛋白質資源是一種浪費, 同時也達不到理想的增絨效果。AA平衡以后可增加外周組織, 尤其是皮膚對蛋氨酸的利用, 會從前胃以內源形式進入十二指腸的蛋氨酸數量減少, 提高了皮膚蛋白合成量, 促進絨毛纖維生長。研究同時表明, 在一定范圍內動物機體可通過自我穩衡調控功能, 調節血液循環中的AA趨于平衡, 一旦超出動物本身調控范圍, 某些AA在血液循環中大量滯留, 反而會影響AA平衡性。
2 奶牛生產的限制性氨基酸
蛋白質的營養價值就是限制性氨基酸的數量和合理配比。限制性氨基酸及其組成模式是決定奶牛體內含氮物質利用的重要因素。目前一致認為Lys (賴氨酸) 和Met (蛋氨酸) 是奶牛的第一和第二LAA (限制性氨基酸) , 占奶牛氨基酸含量的10%。Lys和Met所以是泌乳奶牛的第一和第二限制性氨基酸, 主要因為蛋白質飼料Lys和Met含量遠遠低于牛乳和瘤胃微生物的含量。NRC (2001) 提出MP最大用于乳蛋白生產的Lys和Met含量分別為7.2%和2.4%, 這個推薦量在實際生產往往不能實現。乳腺是乳蛋白合成的主要場所, 也是乳中營養物質吸收利用的場所。乳中90%以上的蛋白質是在乳腺中由乳蛋白前體物 (氨基酸或小肽) 從頭合成的。合成蛋白質的原料都是來自血液中的游離氨基酸。合成乳蛋白的底物氨基酸是由流經乳腺的血液供給的氨基酸通過乳腺細胞基膜是由一些鈉離子泵或獨立的氨基酸轉運系統完成的。有學者研究了乳腺氨基酸運輸系統及氨基酸的代謝, 氨基酸一旦進入乳腺上皮細胞, 乳腺中由氨基酸合成乳蛋白的途徑與機體其他組織相同。
3 氨基酸對奶牛生產的影響
氨基酸平衡對奶牛生產有很大影響, 增加氨基酸供給一般有兩個途徑:一是增加日糧蛋白質飼料氨基酸含量, 最大滿足瘤胃微生物合成, 提高微生物氨基酸和過瘤胃飼料氨基酸在小腸的消化吸收數量, 有效改善牛乳和乳蛋白產量;另一個是添加瘤胃保護氨基酸, 滿足泌乳奶牛所缺乏的氨基酸, 調節代謝蛋白 (MP) 的吸收氨基酸平衡, 提高MP合成乳蛋白效率。
3.1 日糧中氨基酸對奶牛生產性能的影響
奶牛日糧氨基酸平衡主要是看日糧中蛋氨酸和賴氨酸的比例是否合適。通過奶牛日糧中添加玉米已經確定蛋氨酸是牛奶和乳蛋白的合成中一個最重要的限制性氨基酸之一。并且蛋氨酸在低蛋白水平的泌乳早期日糧中添加效果最明顯。Socha (2005) 研究表明, 日糧中添加蛋氨酸或同時添加蛋氨酸和賴氨酸對泌乳早期產乳量、真蛋白和脂肪含量無影響。但在奶牛泌乳早期或中期的基礎日糧中添加蛋氨酸和賴氨酸能輕微提高產乳量, 并能明顯提高乳蛋白含量。另有研究表明, 在荷斯坦奶牛的泌乳后期添加游離蛋氨酸和賴氨酸, 能夠改善瘤胃發酵和過瘤胃代謝氨基酸的供應。但過多的氨基酸會用于組織生長, 對泌乳后期產奶量、產奶性能及乳成分無顯著影響。泌乳后期的奶牛, 在能量平衡時可獲得顯著的產奶提高和體重增長。因此, 在泌乳高峰期添加充足的蛋氨酸和賴氨酸, 能提高產奶量。但是, 只有當基礎日糧為豆粕型日糧時會增加牛奶中的脂肪含量和產量, 酪蛋白酸鈉增加奶產量和乳蛋白含量, 乳脂率下降。無論哪一種形式添加蛋氨酸和賴氨酸, 都會影響泌乳奶牛的瘤胃降解率和氨基酸營養。另有研究表明, 當飼喂奶牛大豆日糧時, 泌乳奶牛灌注蛋氨酸和賴氨酸時干物質采食量減少。當蛋氨酸和賴氨酸大量被吸收時, L-蛋氨酸可能已經超過了奶牛的需要量時, 蛋氨酸攝入量可能會降低, 然而, 在泌乳中期給予奶牛相同量蛋氨酸、賴氨酸, DM量卻沒有減少。J.-M.Yeo等研究日糧氨基酸平衡的變化對奶牛奶產量和乳腺功能的影響, 進行了兩個實驗來說明長期的限制性氨基酸的供應不足是否會伴隨著乳腺功能的下降, 然后重新恢復日糧氨基酸平衡后是否會對奶牛造成不利影響, 結果表明, 泌乳的兩個階段不同處理組之間產奶量顯著差異, 泌乳中期21%, 泌乳后期16%;飼喂羽毛粉導致的產奶量下降完全可以通過改為飼喂魚粉得到恢復。盡管氨基酸缺乏產奶量降低, 但是卻沒有明確的證據來解釋乳腺功能相應的變化。有研究表明, 奶牛日糧中添加42克瘤胃保護蛋氨酸可顯著提高產奶量, 并且可促進乳蛋白和乳脂的合成?？梢? 基礎日糧的差異和日糧氨基酸添加時期不同都可影響奶牛的生產性能。
3.2 瘤胃保護氨基酸對奶牛生產性的能影響
瘤胃保護氨基酸能提高十二指腸中氨基酸吸收濃度, 提高反芻動物生產性能, 降低日糧蛋白質水平和飼料成本, 同時還可以降低養殖過程中氮排放造成的環境污染。瘤胃保護氨基酸必須在日糧中尤其青貯日糧高度穩定、在瘤胃中不被瘤胃微生物降解和在小腸中被有效吸收利用。賴氨酸、蛋氨酸作為奶牛泌乳期的第一、第二限制性氨基酸。增加小腸可消化氨基酸, 尤其是蛋氨酸和賴氨酸的供應, 可有效提高日糧中蛋白質的利用效率, 提高反芻動物的產奶量、乳蛋白和乳脂率等。日糧中添加RPM和RPL能夠提高奶牛泌乳性能, 楊正德 (2011) 研究表明, 泌乳高峰期奶牛添加瘤胃保護氨基酸可顯著提高乳蛋白率0.19個百分點, 乳蛋白量121.34克/天 (P<0.05) , 在NDF 41%/DM日糧中, 小腸可消化蛋白按我國《奶牛飼養標準》推薦量92%組合添加過瘤胃保護蛋氨酸 (RPMet) 8克/天+過瘤胃保護賴氨酸 (RPLys) 32克/天, 可有效提高奶牛泌乳盛期的乳蛋白含量與產量。韓兆玉等 (2005) 研究發現, 在奶牛日糧中添加16克/天的過瘤胃蛋氨酸, 可使奶牛產奶量提高10.84% (P<0.05) ;乳蛋白量和乳脂肪量分別提高11.49%和13.11% (P>0.05) 。Berthiaume的研究也表明, 添加和未添加RPM和RPL, 對產奶量和乳成分無影響。但有研究表明, 同時添加RPM和魚粉不增加產奶量, 但能影響乳成分 (Chung Wen等, 2005) ?；A日糧組成的影響, 不同動物過瘤胃氨基酸添加量不同, 添加時期不同都可影響瘤胃保護氨基酸的使用效果。
4 結語